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[本期话题：人造卫星的系统组成]中国第一颗人造卫星 　　现有读者来信问询：人造卫星到底是由哪几部分组成的？上天以后， 又是怎样工作的？就读者的问题，本刊记者专程请教了中国科学院院士扬嘉墀先生，请她回复读者的不解之处 　　一颗人造卫星，看起来体积不大，质量最大也就只有几千千克，最小的只有1千克左右，不过内脏却很复杂，零件数量要达成上万个，而且因为技术、质量要求高，大多数要采取新技术，应用很多工程技术的新成就　　人造卫星是由什么系统组成的?　　经典的卫星由不一样功效的若干分系统组成通常分为有效载荷和保障系统两大类有效载荷用于直接完成特定的航天飞行任务；保障系统用于保障卫星从火箭起飞到工作寿命终止星上全部分系统的正常工作　　保障系统的作用　　保障系统像一个当代家庭住宅一样，要有住房、采光、供热、供电、通信等设备，其目标是保障有效载荷的正常运行为了适应同类卫星的设计和生产能更加快、更省、更加好地拿出产品，承制单位常常采取公用舱思绪，就是把保障系统组合成一个公用平台，它能满足同一类卫星多种有效载荷的应用　　保障系统包含哪几部分?　　保障系统通常包含结构系统、热控制系统、姿态和轨道控制系统、电源系统、测控和通信系统、数据管理系统。

　　结构系统――卫星的“骨架”　　结构系统类同于建筑中的房屋结构，用于支撑和固定卫星上多种仪器设备，使它们组成一个整体，以承受地面运输、运载火箭发射和空间运行的多种力学环境和空间运行环境结构系统要满足多种仪器设备的安装方位、定向精度等要求，还要提供部分机构和特定功效，如多种伸展部件的解锁、展开和锁定在多种卫星中广泛应用了承力筒结构，它们通常能够是加筋壳、波纹壳或蜂窝夹层壳等所用的材料有：铝合金、碳纤维复合材料、钛合金等对卫星结构的基础要求是质量轻、可靠性高、成本低等　　热控制系统――卫星的“衣服”　　几乎全部的卫星全部需要采取一定的热控方法，以确保星上多种仪器设备能处于期望的温度范围内各类卫星和卫星的各个部位有不一样的温度要求卫星在宇宙空间运行时，它的温度取决于本身情况和环境条件　　直接影响卫星热状态的环境条件，关键是高真空、超低温背景、太阳辐射、微重力和粒子辐射等在高真空状态下，卫星和外部环境的热交换几乎仅以辐射方法进行太阳直接辐射、地球反照和地球红外辐射是卫星的关键外热源当卫星在轨道上运行时，太阳射向卫星的能量能够从无日照的零值改变到垂直于射线方向的最大值卫星运行时，处于微重力状态，舱内气体自然对流现象消失，内部只有传导和辐射传热方法。

卫星上安装的多种仪器设备要消耗电能并成为内部热源，伴随这些仪器的开关机时它们的功率消耗发生很大改变，也就影响星内其它仪器的温度环境所以星上有必须进行热控制　　目前卫星上广泛采取的热控方法大致分成被动式和主动式两大类被动式热控制是一个开环式控制，比如热控涂层和多层隔热材料、相变材料、热管等主动式热控制则是闭环式控制，常由温度敏感器、控制器和实施机构三部分组成，如恒温电加热器、热控百叶窗、流体循环换热装置等几乎全部的卫星全部以被动热控方法为基础，假如外热流和内热流改变幅度较大时，被动式热控无法满足要求时，就增加主动式热控方法　　姿态和轨道控制系统――卫星运行平衡　　卫星从运载器分离后到运行阶段要依据需要进行姿态和轨道控制不一样卫星对姿态和轨道控制在飞行各阶段有不一样的要求比如通信广播卫星要求最终定点在距地面约36000千米的地球静止轨道上，这么其服务区域在地球上能够保持不变其发射过程大致是将卫星由运载火箭送入一个大椭圆转移轨道，由星上的远地点发动机数次变轨点火，将卫星送入赤道上空的静止轨道在定点以后，因为卫星受外部干扰力的影响，使卫星偏离同时静止轨道位置，隔一段时间还要有一个轨道保持的操作。

全部这些轨道控制过程，因为推力器固定安装在星体上的，要靠姿态控制系统来满足正确的推力方向要求卫星在长久运行过程中更要靠姿态控制系统来满足对地定向的要求　　姿态控制系统通常由姿态敏感器、控制器和实施机构组成经典的敏感器有太阳敏感器、红外地平仪、星敏感器、陀螺和射频敏感器等早期的控制器是由电子线路实现的，以后逐步向数字化和星载计算机方向发展实施机构按产生力矩的方法可分为三类：第一类是利用质量排出产生反作用推力或力矩第二类是利用“角动量守恒”原理用飞轮来控制角动量的改变，达成稳定卫星姿态的目标第三类是利用空间环境场和卫星相互作用产生力矩　　电源系统――卫星的“食粮”　　电源系统是产生、储存、变换、调整和分配电能的分系统其基础功效是将光能、核能或化学能直接转换成电能，依据需要进行储存、调整和变换，然后向航天器各系统供电如化学能有锌汞电池、锂电池等原电池、锌银蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池等蓄电池、氢氧燃料电池等太阳电池阵有硅太阳电池和砷化镓太阳电池核能电源有放射性同位素温差发电器、热离子反应堆等伴随空间技术的高速发展，空间电源技术亦不停进步电池组输出功率从早期的500W增至7KW工作寿命由400小时延长到2021小时。

太阳电池阵――蓄电池组联合电源的输出功率从早期的递增至22KW电源控制设备用于调整、控制、保护及和航天器其它系统接口的多种设备靠它将电源系统和各系统有机地结合在一起这是卫星电缆网所负担的任务　　测控和通信系统――卫星的遥控器　　测控和通信是航天任务的神经系统测控实际上包含三部分技术内容：跟踪、遥测和遥控卫星上跟踪部分和地面站相结合，就能够对航天器这个动目标做轨道测量遥测部分首先用传感器测量卫星内部各个工程分系统的工作状态参数，用无线电技术传到地面站，用以判定卫星的“健康情况”，也是判定故障部位、原因的唯一手段假如出现故障，或需要调整一个分系统的运行参数，或切换备件，就要用遥控部分来发出指令进行修正因此遥测、遥控两种技术综合起来能够组成一个确保卫星正常运行的主要手段　　通信是测控之外的另一个星地数据系统，关键目标用来传输卫星上有效载荷取得的高速率数据，如气象卫星上的云图、通信卫星的声音或图像信息　　因为测控和通信系统是一个无线信息系统，卫星上必需安装有多种发射和接收天线，星内还要有信息存放器　　数据管理系统――卫星的“大脑”　　伴随微电子技术高速发展，微处理器在卫星上广泛应用，各分系统的数据和状态已数字化，客观上要求整星有一个系统将各分系统运行从信息的角度统一管起来，使各部分为整体目标协调一致地运行。

在星上采取局部网络技术能够降低传输信息的电缆卫星数据管理系统中，计算机和局部网等硬件是基础，而软件是灵魂，它决定了计算机系统的优秀性、可靠性、实时性和实用性　　说了这么多，它们全部是为有效载荷服务的，那么，有效载荷是什么呢?　　有效载荷种类很多，伴随飞行任务的不一样而异如科学探测卫星的天文望远镜和空间环境探测器，气象卫星的可见光和红外扫描辐射仪地球资源卫星的光电摄像机、合成孔径雷达，通信和广播卫星的转发器和通信天线等　　我们在以后将继续对不一样的有效载荷是怎样工作进行介绍　　人造卫星发展依靠的技术有哪些?　　伴随高新技术的发展和市场的需求，多年来，微机电系统、微推进系统等新技术应用于卫星系统，世界上出现了不少优秀的小卫星和微卫星，只有芯片大小的纳米卫星的出现也只是时间问题不过一个卫星的技术内涵和系统组成还离不开上面多个分系统欲大幅度地减轻卫星质量，降低卫星成本，必需坚持技术创新，在创新的指导下继承已经有的实践经验，才能连续、快速、稳定的发展　　部分技术学科，如力学、热力学、材料学、电子技术、光电技术、自动控制、喷气技术、计算机技术、低温技术、半导体技术、制造工艺等对航天技术的发展起了主要的作用。

　　［编者按］83岁的杨先生亲自撰写航天科普文章，很令人感动真正的科普佳作需要作者、编者和读者三方的努力，期望有更多的教授学者参加科普创作，也期望读者好友们多提供线索，我们将努力扮好“二传手”的角色。